劉 領(lǐng)，悅飛雪，李繼偉，李 冬，王艷芳

（河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471023）

煙草作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其品質(zhì)提高和無(wú)公害生產(chǎn)一直是煙草行業(yè)研究的重點(diǎn)。隨著人們對(duì)“吸煙與健康”的日益關(guān)注，煙葉安全性問題越來(lái)越受重視，其中煙草與重金屬的關(guān)系及其調(diào)控技術(shù)研究已成為國(guó)內(nèi)外煙草研究的熱點(diǎn)之一[1]。鎘是土壤中重要的重金屬污染元素之一，由于其在土壤中具有較強(qiáng)的移動(dòng)性，極易被煙草葉片吸收富集[2]。煙葉中過量的鎘積累不僅會(huì)影響煙株的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)[3-4]，而且在卷煙抽吸的過程中，重金屬鎘還會(huì)隨著主流煙氣進(jìn)入人體，引起器官病變 (如肺氣腫、腸胃病變、貧血及高血壓等)，嚴(yán)重危害人類健康[5-6]。因此，如何采取經(jīng)濟(jì)有效的修復(fù)措施，減輕鎘對(duì)煙株的毒害，降低煙株對(duì)重金屬鎘的吸收富集，顯得十分必要。

近年來(lái)，由生物質(zhì)熱解而成的生物炭作為農(nóng)用土壤改良劑、肥料緩釋載體及碳封存劑已受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的普遍關(guān)注。生物炭通常是由農(nóng)林廢棄物 (如小薪柴、農(nóng)作物秸稈、雜草、糞便等) 在限氧或缺氧環(huán)境下高溫裂解后的固體產(chǎn)物[7]。生物炭的特性 (如高度穩(wěn)定性、芳香化結(jié)構(gòu)、富含碳、體小多孔、比表面積大、較強(qiáng)的持水保肥能力等) 已在各個(gè)領(lǐng)域被廣范研究[8]，并且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用表現(xiàn)出重要的生態(tài)功能，包括增強(qiáng)土壤碳匯、促進(jìn)養(yǎng)分利用及降低環(huán)境污染等[9]。由于生物炭表面富含羧基、酚羥基、羰基、醌基等各種官能團(tuán)，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，并且顆粒表面帶有大量負(fù)電荷，能夠很好地吸附固定土壤中的重金屬離子，能夠降低重金屬在土壤中的遷移和有效性，減少植物體對(duì)重金屬的吸收積累[10-11]，已被證明在土壤污染修復(fù)治理中有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，生物炭緩解植物重金屬脅迫的生理生化機(jī)制及其與其它修復(fù)措施的聯(lián)合應(yīng)用效應(yīng)仍需要進(jìn)一步探究。

植物在吸收和利用金屬離子時(shí)，不同金屬離子之間會(huì)出現(xiàn)離子拮抗作用。研究表明，施用葉面肥不僅可以增加植物的抗性，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而且可以通過離子拮抗作用降低植物對(duì)土壤中重金屬離子的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，減少植物對(duì)重金屬的富集，提高作物生產(chǎn)的安全性[12-13]。磷酸二氫鉀和硫酸鋅作為烤煙生產(chǎn)中常用的葉面肥料具有利用效率高、吸收快等特點(diǎn)，可增加煙株的營(yíng)養(yǎng)抗性，促進(jìn)煙葉生長(zhǎng)，減輕煙葉病害，提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)[14]。然而，重金屬鎘脅迫條件下，兩種不同葉面肥對(duì)煙草生長(zhǎng)和鎘吸收的影響，以及聯(lián)合土壤生物炭修復(fù)的耦合效應(yīng)與機(jī)制，目前尚不十分清楚。鑒于此，本試驗(yàn)采用溫室大棚盆栽模擬輕度鎘污染脅迫的方式，分析比較了生物炭單施、鋅/鉀葉面肥單施及生物炭 + 鋅/鉀葉面肥配施對(duì)鎘脅迫下煙草生長(zhǎng)、抗氧化酶活性、土壤鎘形態(tài)變化及煙株鎘富集特征的影響，旨在為輕度鎘污染土壤的修復(fù)利用及煙草安全生產(chǎn)提供施肥依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2016年在河南科技大學(xué)農(nóng)場(chǎng)溫室大棚中進(jìn)行 (34°61′N，112°42′E)。供試土壤釆自河南科技大學(xué)農(nóng)場(chǎng)0—20 cm耕層，質(zhì)地為黃潮土。土壤除去石子等雜物后風(fēng)干過篩備用，供試土壤pH 7.6、有機(jī)質(zhì)12.32 g/kg、總氮0.84 g/kg、堿解氮46.7 mg/kg、速效磷17.1 mg/kg、速效鉀106 mg/kg、全鎘含量0.038 mg/kg、土壤粘粒18.8%、土壤粉粒32.2%、土壤砂粒49.0%。供試生物炭材料購(gòu)自河南商丘三利新能源有限公司的小麥秸稈生物炭 (于450℃條件下小麥秸稈限氧熱解制成)，基本理化性質(zhì)為pH 10.4、比表面積8.92 m2/g、有機(jī)碳52.2%、全氮5.9 g/kg、全磷0.89 g/kg、全鉀23.2 g/kg。供試葉面肥磷酸二氫鉀和硫酸鋅為優(yōu)級(jí)純配制，購(gòu)自洛陽(yáng)市鑫華化工市場(chǎng)。供試烤煙 (Nicotiana tabacumL.) 品種為‘中煙100’，由于煙草種子較小，為了保證煙苗的整齊度采用統(tǒng)一育苗培養(yǎng)至5片葉期，供盆栽試驗(yàn)使用。供試煙草專用復(fù)合肥由洛陽(yáng)市煙草公司提供 (N∶P2O5∶K2O = 10∶12∶18)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：1) 對(duì)照 (不施用生物炭和葉面肥，CK)；2) 添加生物炭20 g/kg(B)；3) 葉面噴施0.5%的ZnSO4溶液 (Zn)；4) 葉面噴施0.5%的KH2PO4溶液(K)；5) 添加生物炭20 g/kg土 + 葉面噴施0.5%的ZnSO4溶液 (B + Zn)；6) 添加生物炭20 g/kg土 + 葉面噴施0.5%的KH2PO4溶液 (B + K)。將各處理土壤、煙草專用復(fù)合肥 (按純氮 0.2 g/kg土壤計(jì)算) 及相應(yīng)的生物炭混合，通過向混合土樣中噴灑定量CdSO4·8H2O溶液的方法使土壤鎘污染水平為3 mg/kg (依據(jù)我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB15618-1995，模擬輕度鎘污染脅迫水平)，然后用鐵鍬充分摻兌均勻后，裝入塑料盆中 (盆口直徑22 cm、高24 cm)，每盆裝土5 kg。每個(gè)處理8個(gè)重復(fù)，共計(jì)48盆，隨機(jī)排列于溫室大棚中。

盆栽土壤的含水量調(diào)節(jié)保持在田間持水量的60%平衡兩個(gè)月后[15]，于2016年4月25日移栽煙苗，每盆檢煙1株，每隔2天用稱重法加入去離子水補(bǔ)充水分，控制土壤含水量為田間持水量的70%。煙苗移栽后30天和60天時(shí)，葉面肥處理使用小噴壺均勻噴施煙株葉片正背兩面，以葉片附著一層小水滴，無(wú)水珠滴下為準(zhǔn)，其它處理噴等量的去離子水。煙株移栽后40天選擇各處理中的4個(gè)重復(fù)，選取煙株從上往下數(shù)第4片葉測(cè)定鎘脅迫下煙株葉片的生理指標(biāo)。煙株移栽85天后選擇各處理剩余4個(gè)重復(fù)測(cè)定煙株株高，并整株收獲，同時(shí)采集根際土壤樣品。植株按根、莖、下部葉 (從下到上1～5片)、中部葉 (6～10片)、上部葉 (11～15片) 5部分分離，認(rèn)真清洗干凈后放入烘箱中，105℃殺青30 min后，70℃烘干48 h至樣品恒重，稱取各部分干重，并計(jì)算干物質(zhì)生物量。烘干的各部分組織用粉碎機(jī)粉碎后過篩裝于塑料封口袋中保存，用于測(cè)定各部位的鎘含量。采集的植物根際土壤樣品0.5 kg，自然風(fēng)干、過篩，用于測(cè)定土壤中不同形態(tài)的鎘含量。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 煙株生理指標(biāo)測(cè)定 丙二醛 (malondiadehyde，MDA) 和抗氧化酶活性的測(cè)定：取0.5 g新鮮葉片，加液氮充分研磨后，用2 mL 10% 三氯乙酸溶液提取丙二醛。加入2 mL含1% PVP的0.1 mol/mL磷酸緩沖液 (pH 5.5～8.8)，于4℃下13000 r/min離心20 min，所得上清液即為酶粗提液。

MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸 (TBA) 法[16]；超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase，SOD) 測(cè)定采用氮藍(lán)四唑還原法[17]；過氧化物酶 (peroxidase，POD) 測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[18]；過氧化氫酶 (catalase，CAT) 活性采用紫外吸收法測(cè)定[19]。

1.3.2 煙株各部位鎘含量測(cè)定 準(zhǔn)確稱取0.5 g各部位植物樣品置于消煮管中，優(yōu)級(jí)純HNO3-HClO4(4∶1) 消煮后，采用石墨爐原子吸收分光光度法，和原子吸收光譜儀 (VARIAN AA240) 測(cè)定。

1.3.3 土壤各形態(tài)鎘含量測(cè)定 按照歐盟提出的BCR連續(xù)提取法[20]處理樣品，分步驟提取出弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)Cd，離心過濾后得到的提取液用VARIAN AA240測(cè)定各形態(tài)的Cd含量。

1.3.4 富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)計(jì)算 煙株鎘的生物富集系數(shù) (bio-concentration factor，BCF) 和生物轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù) (translocation factor，TF) 計(jì)算如下[21]：

植株地上部分鎘含量 (mg/kg) = 煙株地上部分所有組織鎘的總積累量/地上部組織總生物量。

BCF = 植株地上部鎘含量/土壤中的鎘含量，富集系數(shù)越大，表示煙株積累重金屬能力越強(qiáng)。

TF = 植株地上部鎘含量/煙株根中的鎘含量，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)越高，表示重金屬?gòu)母哭D(zhuǎn)運(yùn)到地上的能力越強(qiáng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析采用Excel 2007，處理間多重比較采用SPSS 17.0，作圖采用Origin 9.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)煙株株高和生物量的影響

與對(duì)照相比，生物炭與葉面肥單獨(dú)應(yīng)用及其聯(lián)合處理均顯著增加了煙株的株高、地上部干重和根干重 (P＜ 0.05)。各處理對(duì)烤煙株高、地上部干重和根干重的影響表現(xiàn)為 B + Zn ＞ B + K ＞ Zn ＞ K ＞B ＞CK。對(duì)株高而言，B、Zn、K、B + K和B + Zn處理與CK相比均顯著增加煙株株高，Zn和K處理之間無(wú)顯著差異 (P＞ 0.05)；對(duì)地上部干重而言，B、Zn、K、B + K和B + Zn處理與CK相比均顯著增加煙株地上部干重，B和K處理之間無(wú)顯著差異；對(duì)根干重而言，B、Zn、K、B + K和B + Zn處理與CK相比均顯著增加煙株根干重，B、K和Zn處理之間無(wú)顯著差異?？傮w來(lái)看，葉面肥處理對(duì)煙株生長(zhǎng)的效應(yīng)大于生物炭處理；B + Zn和B + K處理對(duì)提高煙株株高和生物量效果較好，株高分別較對(duì)照提高52.8%和46.4%，地上部生物量分別較對(duì)照提高146.0%和108.0%，地下生物量分別較對(duì)照提高95.9%和55.4%，說(shuō)明生物炭和葉面肥聯(lián)合處理有利于促進(jìn)煙株的生長(zhǎng) (表1)。

2.2 不同處理對(duì)煙株葉片MDA含量和抗氧化酶活性的影響

與CK相比，生物炭、葉面肥單獨(dú)施用及其配施均顯著降低煙株葉片中MDA含量 (P＜ 0.05)，各處理效應(yīng)為 CK ＞ B＞ K ＞ Zn ＞ B + Zn ＞ B + K。B、Zn、K、B + K和B + Zn處理與CK相比均顯著降低煙株葉片MDA含量 (P＜ 0.05)，Zn和K處理之間、B + Zn和B + K處理之間對(duì)MDA含量沒有顯著差異(P＞ 0.05)，其中B + K處理對(duì)降低MDA含量效果最好，其次是B + Zn處理，分別較對(duì)照降低49.4%和44.5%，說(shuō)明生物炭和噴施葉面肥聯(lián)合施用更有利于降低煙株葉片的MDA含量 (圖1A)。

各處理對(duì)SOD、POD、CAT酶活性影響的效應(yīng)表現(xiàn)為 B + Zn ＞ B + K ＞ Zn ＞ K ＞ B ＞ CK。B、Zn、K、B + K和B + Zn處理與CK相比均顯著增加煙株葉片SOD活性 (P＜ 0.05)，Zn、K和B處理之間對(duì)提高SOD活性無(wú)顯著差異 (P＞ 0.05)。B、Zn、K、B + K和B + Zn處理與CK相比均顯著增加煙株葉片POD和CAT活性 (P＜ 0.05)，Zn和K處理之間、B + K和B + Zn處理之間對(duì)POD、CAT酶活性無(wú)顯著差異。B + Zn處理對(duì)提高SOD、POD、CAT酶活性效果最好，分別較對(duì)照提高29.8%、94.0%、183.8%?？傮w來(lái)看，葉面肥處理對(duì)提高煙株葉片抗氧化酶活性影響的效應(yīng)大于生物炭處理；生物炭和葉面噴施ZnSO4聯(lián)合處理更有利于提高煙株葉片SOD、POD、CAT酶活性 (圖1)。

表1 不同處理的煙株株高和生物量Table 1 Plant heights and dry weights of tobacco with different treatments

圖1 鎘脅迫下不同處理煙株葉片的MDA含量和SOD、POD、CAT活性Fig.1 MDA contents and SOD, POD, CAT activities in tobacco leaves under Cd stress with different treatments

2.3 不同處理對(duì)煙株各部位重金屬鎘含量的影響

煙株各部位 Cd 含量表現(xiàn)為下部葉 ＞ 中部葉 ＞ 根 ＞上部葉 ＞ 莖。各處理對(duì)煙株根、莖、葉Cd含量影響的效應(yīng)均表現(xiàn)為 CK ＞ K ＞ Zn ＞ B ＞ B + K ＞ B + Zn。對(duì)煙株根部的鎘含量而言，B、Zn、K、B + K、B +Zn處理與CK相比均顯著降低煙株根部鎘含量 (P＜0.05)，Zn和K處理之間無(wú)顯著差異 (P＞ 0.05)；對(duì)煙株莖部的鎘含量而言，B、Zn、K、B + K、B +Zn處理與CK相比均顯著降低煙株莖部鎘含量，B、Zn和K處理之間無(wú)顯著差異；對(duì)煙株上部葉鎘含量，B、Zn、K、B + K、B + Zn處理與CK相比均顯著降低煙株上部葉鎘含量，Zn和K處理之間、B +K和B + Zn處理之間無(wú)顯著差異；對(duì)煙株中部葉鎘含量，B、Zn、K、B + K、B + Zn處理與CK相比均顯著降低煙株中部葉鎘含量，B和Zn處理之間無(wú)顯著差異；對(duì)煙株下部葉鎘含量，B、Zn、K、B + K、B + Zn處理與CK相比均顯著降低煙株下部葉鎘含量，不同處理間均表現(xiàn)出顯著差異。B + Zn處理對(duì)降低煙株根、莖、上部葉、中部葉、下部葉重金屬鎘含量效果最佳，分別較對(duì)照降低53.9%、74.5%、63.1%、63.6%、63.8%?？傮w來(lái)看，生物炭結(jié)合葉面噴施ZnSO4更利于減少煙株對(duì)重金屬鎘的積累 (圖2)。

2.4 不同處理對(duì)煙株鎘的生物富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響

與CK相比，生物炭與葉面肥單獨(dú)應(yīng)用及其聯(lián)合配施均顯著降低煙株Cd的生物富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(P＜ 0.05)。各處理對(duì)煙株鎘的生物富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)影響的效應(yīng)均表現(xiàn)為 CK ＞ K ＞ Zn ＞ B ＞ B + K ＞B + Zn。

對(duì)于富集系數(shù)而言，Zn和K處理之間、B +K和B + Zn處理之間無(wú)顯著差異 (P＞ 0.05)，以B +Zn處理煙株鎘的生物富集系數(shù)最低，與CK相比降低64.4%。

圖2 不同處理煙株各部位重金屬鎘含量Fig.2 Cadmium contents in different parts of tobacco with different treatments

對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)而言，K和Zn處理間無(wú)顯著差異，以B + Zn處理煙株鎘的生物轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最低，與CK相比降低32.3%。

總體上，生物炭配合葉面噴施ZnSO4更利于降低煙株對(duì)重金屬Cd的富集和轉(zhuǎn)運(yùn) (圖3)。

2.5 不同處理對(duì)土壤重金屬鎘形態(tài)的影響

不同處理下土壤重金屬Cd各形態(tài)含量表現(xiàn)為可還原態(tài) ＞ 弱酸提取態(tài) ＞ 可氧化態(tài) ＞ 殘?jiān)鼞B(tài)。與對(duì)照相比，B、B + Zn和B + K處理顯著降低土壤弱酸提取態(tài)和可還原態(tài)Cd含量，弱酸提取態(tài)Cd含量分別較對(duì)照降低12.9%、19.5%、16.9%，可還原態(tài)Cd含量分別較對(duì)照降低24.4%、22.9%、23.7%；B、B +Zn和B + K處理增加可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)Cd含量，可氧化態(tài)Cd含量分別較對(duì)照增加53.9%、62.5%、61.8%，殘?jiān)鼞B(tài)Cd含量分別較對(duì)照增加177%、207%、193%。Zn、K處理對(duì)弱酸提取態(tài)和可還原態(tài)Cd含量，可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)Cd含量均無(wú)顯著影響 (P＞0.05)。B、B + K和B + Zn處理對(duì)降低可還原態(tài)、弱酸提取態(tài)Cd含量，增加可氧化態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)Cd含量無(wú)顯著差異?？傮w來(lái)看，施加生物炭對(duì)降低弱酸提取態(tài)和可還原態(tài)Cd含量，增加可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)Cd含量效果較好，噴施葉面肥對(duì)土壤Cd形態(tài)轉(zhuǎn)化無(wú)顯著影響 (圖4)。

圖3 不同處理煙株中鎘的生物富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Fig.3 Bio-concentration factors and transfer factors of cadmium of different treatments

圖4 不同處理的土壤中各形態(tài)鎘含量Fig.4 Soil cadmium fractions of different treatments

3 討論

曹晨亮等[22]研究表明，重金屬鎘污染土壤上添加鈍化劑可顯著降低重金屬對(duì)煙株的毒害，提高煙葉產(chǎn)量，赤泥、油菜秸稈、玉米秸稈及其組合并配施硫酸鋅可使煙葉增產(chǎn)7.0%～32.1%，煙草經(jīng)濟(jì)效益提高6.6%～31.3%，且以赤泥油菜秸稈復(fù)合鈍化劑配施鋅肥效果最佳。

本研究結(jié)果表明生物炭和葉面肥均能顯著提高煙株生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累，以及煙株葉片的SOD、POD和CAT活性。生物炭能夠提高Cd脅迫下煙株生長(zhǎng)和抗性可能是因?yàn)椋?) 生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，施入重金屬污染土壤中、為土壤微生物提供良好的棲居環(huán)境，增強(qiáng)了參與土壤有機(jī)養(yǎng)分分解的微生物活性，為植物生長(zhǎng)提供了有效利用的養(yǎng)分[5-10]；2) 生物炭施入土壤后降低了重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)和積累，減少鎘對(duì)煙株的毒害[23-24]。葉面肥富含植物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)元素，噴施葉面肥有利于煙株對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，調(diào)節(jié)煙株地上部分的生長(zhǎng)，增強(qiáng)煙株的抗性[25]。

本研究還發(fā)現(xiàn)生物炭配合葉面噴施ZnSO4對(duì)提高Cd脅迫下烤煙的生長(zhǎng)和抗氧化能力效果最佳，噴施Zn肥效果好于噴施K肥。這可能是因?yàn)樯锾繛闊熤旮纳屏烁H生長(zhǎng)環(huán)境，而Zn元素是葉綠體中碳酸酐酶的重要組成部分，提高了煙株的光合作用強(qiáng)度[26]，二者對(duì)煙株生長(zhǎng)起到了協(xié)同作用。噴施Zn肥效果好于噴施K肥可能是由于生物炭自身K含量較高，施入土壤后提高了土壤的鉀含量，從而減少葉面對(duì)K+的吸收，降低了煙株對(duì)Cd2+吸收的阻控效應(yīng)，因此噴施Zn肥效果好于噴施K肥。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物炭能夠較好地阻控?zé)熤陮?duì)Cd的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)，減少Cd的吸收積累，降低煙草各部位Cd含量。這可能是因?yàn)椋?) 生物炭表面帶有大量負(fù)電荷與土壤中的金屬離子產(chǎn)生靜電作用，Cd2+被吸附固定，降低了Cd2+的移動(dòng)性[27]；2) 生物炭表面分布著很多含氧官能團(tuán) (如羧基和羥基)，增加土壤表面的吸附位點(diǎn)，Cd2+與這些官能團(tuán)結(jié)合形成金屬絡(luò)合物，從而降低Cd的有效性[28]；3) 生物炭的堿性性質(zhì) (本研究中生物炭pH值為 10.4)，施入土壤后可能使得土壤中重金屬離子形成氫氧化物、碳酸鹽或磷酸鹽而沉淀，有利于可還原態(tài)鎘的形成和穩(wěn)定[29-30]。

吳萍萍等[23]研究也指出，在礦區(qū)重金屬污染土壤中施加生物炭可減少土壤可還原態(tài)Cd含量，增加殘?jiān)鼞B(tài)Cd含量，增幅為40.9%～191.9%。李衍亮等[31]研究發(fā)現(xiàn)在重金屬污染農(nóng)田中施用生物炭可降低土壤重金屬的生物有效性，減少在玉米中的鎘積累，其中玉米籽粒中Cd含量降低幅度為45.4%。

噴施Zn、K葉面肥能夠降低煙株對(duì)Cd的積累轉(zhuǎn)運(yùn)，表現(xiàn)出明顯的“離子拮抗”作用，這可能是因?yàn)椋阂环矫鏌熤陮?duì)葉面肥中金屬陽(yáng)離子的吸收，調(diào)控了細(xì)胞中金屬陽(yáng)離子的濃度，及時(shí)關(guān)閉金屬陽(yáng)離子載體蛋白基因表達(dá)，減少土壤中Cd2+向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，從而調(diào)控?zé)熤陮?duì)重金屬鎘的吸收[32]；另一方面葉面肥能夠促進(jìn)煙株生長(zhǎng)，增加煙株地上部分的生物量，在煙株體內(nèi)對(duì)重金屬鎘起到“稀釋效應(yīng)”，從而降低鎘在煙株中的濃度[33]。

鈍化劑與葉面肥聯(lián)合處理降低植物Cd積累的研究已有部分報(bào)道，如徐奕等[34]研究表明坡縷石與葉面硅肥聯(lián)合施用能有效降低水稻地上部Cd吸收，秸稈中重金屬Cd含量最大可降低68.7%。

本研究顯示生物炭配施葉面肥促進(jìn)Cd脅迫下煙株生長(zhǎng)，提高抗氧化性，降低Cd富集轉(zhuǎn)運(yùn)效果最佳。這可能是由于生物炭能夠調(diào)控土壤微環(huán)境的理化性質(zhì)，為根系營(yíng)養(yǎng)吸收和根際有益微生物繁殖提供了良好條件，且對(duì)土壤重金屬離子有較強(qiáng)的吸附鈍化作用，可從根部調(diào)控?zé)熤陮?duì)重金屬鎘的吸收[35-36]；而葉面吸收的Zn2+、K+抑制了煙株對(duì)重金屬陽(yáng)離子的吸收，表現(xiàn)出較強(qiáng)的“離子拮抗”作用，可從地上部調(diào)控?zé)熤陮?duì)重金屬鎘的吸收[32]，因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中生物炭結(jié)合噴施葉面肥從調(diào)控土壤中的重金屬Cd的形態(tài)和阻控地上部對(duì)重金屬Cd2+轉(zhuǎn)運(yùn)方面雙重支配煙株對(duì)重金屬鎘的吸收，具有良好的疊加效應(yīng)。本研究結(jié)果也表明生物炭配合葉面噴施ZnSO4效果好于生物炭配合葉面噴施KH2PO4，可能是因?yàn)閆n2+和重金屬Cd2+均為2價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，二者的離子拮抗作用較強(qiáng)。

4 結(jié)論

土壤鎘污染脅迫條件下，土施生物炭主要通過降低土壤中鎘的生物有效性，減少鎘的吸收及在煙草中的轉(zhuǎn)運(yùn)和富集。

葉面噴施鋅/鉀肥主要通過增強(qiáng)煙草植株的抗氧化酶活性，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)，降低Cd在煙草體內(nèi)的相對(duì)含量，提高對(duì)鎘脅迫的抗性。

生物炭配合葉面肥具有明顯的協(xié)同作用，降低煙草中鎘的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和富集系數(shù)的效果顯著高于鋅/鉀葉面肥單獨(dú)施用。在本試驗(yàn)條件下，生物炭配合噴施硫酸鋅的效果好于配合噴施磷酸二氫鉀，可作為提高煙草生產(chǎn)安全及土壤鎘污染修復(fù)的有效措施。